경상남도 고성군 서남부에 분포하는 구조절리와 중첩된 주상절리의 형태 분석 방법

이수영 ( Lee Soo-young ),안건상 ( Ahn Kun-sang ),손정모 ( Son Jeong-mo ) 한국도서(섬)학회 2022 韓國島嶼硏究 Vol.34 No.1

In the study area, clastic sedimentary rocks and volcanic rocks distributed in the Mesozoic era are analyzed. Columnar joints are developed in volcanic rocks, but structural joints formed by diastrophism that occurred after the Mesozoic Era also developed together, making it difficult to understand the shape. This study analyzed the strikes of structural joints in sedimentary rocks that are not related to columnar joints. Also, by removing the influence of structural joints in the area developed together with columnar joints, we an attempt to clearly interpret the characteristics of columnar joints will be undertaken. Among the sedimentary rocks of the study area, five sites with distinctly developed joints were selected and the strike of the joints was measured. In the site 1(Maekjeonpohang area), the direction of N70°W~EW is the most dominant for the strike of joints. Next, N30°~50°E and N20°~40°W show similar frequencies. In the site 2 (Yongampohang area), joints in the NS direction are overwhelmingly dominant, and in the site 3 (Anjang Island and Tokki Island), joints in the EW direction are most dominant. In the site 4 (Donghwa-ri), joints in the EW direction are dominant, but joints in the N20°~30°W and N10°~30°E directions also develop. In the site 5 (Yuk Island and Neuk Island), joints in the EW direction are dominant, and joints in the NNS or NNE directions are weakly developed. Therefore, in the sedimentary rocks of the study area, joints are developed in three directions. Among them, the EW series is the most dominant and develops in the order of N30°E, N30°W. By applying the results described above to volcanic rocks overlapping columnar joints and structural joints, the characteristics of columnar joints were analyzed after removing the effect of structural joints. As a result, the proportion of hexagonal columnar joints developed in the volcanic rocks of the study area was 41.6% in the site 1, 50% in the site 2, and 48.1% in the site 3 and 5. In the site 4, however, does not have volcanic rocks with columnar joints developed. In the southern coast, not only volcanic rocks, but also sedimentary rocks and granites, joints develop almost vertically due to diastrophism. These structural joints are often mistakenly called columnar joints because they are similar to the shape of columnar joints formed by the cooling and contraction of volcanic rocks. There is also a possibility that the researcher incorrectly describes the polygon of the columnar joints with overlapping structural joints. Therefore, when describing polygons of columnar joints developed along the southern coast, the influence of structural joints must be removed. This study can clearly present the concepts of structural joints(or vertical joints) and columnar joints, which are often confused by the general public. In addition, it will provide clear guidelines for describing the polygons of columnar joints to researchers who describe columnar joints.

인공 퇴적암의 모래입자 크기와 함량이 역학적 성질에 미치는 영향에 관한 연구

변훈(Hoon Byun),Sayedalireza Fereshtenejad,송재준(Jae-Joon Song) 한국암반공학회 2018 터널과지하공간 Vol.28 No.2

퇴적암의 역학적 성질과 구조적 성질간의 관계는 오랫동안 연구되었다. 그러나 암석의 불균질성과 실험에서 여러 구조적 성질 중 오직 하나의 영향인자만을 변화시키는 것의 어려움 때문에 실험 결과들간의 불일치가 관찰되어왔다. 본 연구에서는 인공 퇴적암을 사용해 역학적 성질에 영항을 미치는 모든 요인을 통제할 수 있도록 하였으며, 실제 암석에 비해 균질성을 높였다. 이로 인하여 실험 결과들의 편차가 낮아졌으며, 실제 암석에 대한 실험보다 더욱 명료한 상관관계가 밝혀졌다. 실험에 사용된 시료는 반수석고 파우더를 물과 규사와 혼합하여 만들었으며, 완성된 형태의 인공 퇴적암은 입자 알갱이로서의 모래와, 교결물질로서의 석고로 이루어졌다. 이 인공 퇴적암으로 모래입자의 비율과 크기가 일축압축강도, 탄성계수, 그리고 탄성파속도에 미치는 영향을 분석하였다. 모래입자의 비율을 높일수록 일축압축강도는 줄어들었으며, 탄성계수와 탄성파속도는 증가하였다. 전반적으로 모래입자의 크기는 암석의 역학적 성질과 비선형적인 관계를 보였다. 여기에서의 연구 결과는 추후에 다른 종류의 교결물질이나 입자 알갱이를 사용한 연구와 통합될 수 있다. 이로부터 입자 알갱이나 교결물질의 종류, 혹은 교결물질과 입자 알갱이간의 상호작용 등이 암석의 역학적 성질에 끼치는 영향에 대한 고찰이 가능할 것이며 그 결과는 다양한 종류의 퇴적암에 적용 가능할 것이다. The relationship between the mechanical and textural properties of sedimentary rocks has been studied for decades. However, inconsistencies in the results have arisen from both the inhomogeneity of natural rocks and the difficulties encountered in controlling just one textural factor of interest in each experiment. This work produced artificial sedimentary rocks to enable control of every independent parameter at all times. Their homogeneity lowered the deviation of the results, and thus they produced clearer correlations than for natural rocks. The samples were made by mixing bassanite powder with water and silica sand, which produced rocks consisting of sand and gypsum cement. The effect of grain content and size on mechanical properties such as uniaxial compressive strength, Young’s modulus, and seismic velocity was estimated. Increasing grain content lowered the compressive strength but raised Young’s modulus and seismic velocity. Overall, grain size did not linearly affect the mechanical properties of the samples, but affected them in some way. In future, these results can be compared and integrated with similar experiments using different cement or grain types. This should allow comparison of the effects of the rock constituents themselves and their interactions, with applicability to all kinds of sedimentary rocks.

경상분지 쇄설성 퇴적암의 대자율 이방성 연구

최은경,김성욱,황웅기,권현욱,김태형,Choi, Eun-Kyeong,Kim, Sung-Wook,Hwang, Woong-Ki,Kwon, Hyun-Wook,Kim, Tae-Hyung 한국지반공학회 2018 한국지반공학회논문집 Vol.34 No.8

쇄설성 퇴적암의 입자 크기는 암석을 구분하는 기준인 동시에 이방성의 원인이 된다. 이방성은 암석의 강도와 풍화에 영향을 미치는 주 원인 중 하나이다. 경상분지의 영주, 대구, 부산 지역에 분포하는 쇄설성 퇴적암과 화성암을 대상으로 대자율타원체를 결정하고 이방성정도와 모양지수를 통해 이방성을 분석하였다. 외력의 영향이 거의 없는 호성환경에서 퇴적된 사암의 이방성정도는 1.03 이하였다. 단층의 영향을 받은 암석은 1.06, 단층암은 1.14 이상의 이방성 정도를 보였다. 암석의 자기적 이방성은 단층으로부터 거리가 멀어질수록 이방성 정도가 감소하였다. 세립질의 입자로 구성된 이암과 셰일은 일차퇴적구조인 층리가 박층으로 발달하며 이로 인해 단층암과 유사한 크기의 이방성을 보였고 대자율타원체의 모양지수도 편원형을 보였다. 실험 결과로부터 쇄설성퇴적암 중 신선한 이암과 셰일은 단층암과 유사한 이방성을 가지므로 이들 암반과 관련된 구조물의 설계, 시공, 유지관리에서 주의가 필요하다. The grain size of clastic sedimentary rocks classifies the rock types and also causes of anisotropy of the rock. The anisotropy is one of the most important factors that dominates the strength and weathering behavior of rocks. The anisotropy of clastic sedimentary and igneous rocks in the Gyeongsang Basin including Yeongju, Daegu, and Busan were analyzed by magnetic susceptibility expressed by the degree of anisotropy and shape parameter. As the results of the study, the sandstone deposited under lacustrine environment unaffected by the external force shows 1.03 degree of anisotropy. The degrees of anisotropy of the rocks affected by faults and fault rocks show 1.06 and 1.14, respectively. The magnetic susceptibility of rocks is to decrease with the distance from the fault. A fresh mudstone and shale formed by fines show a similar magnitude of the degree of anisotropy to fault rock and correspond to oblate shape parameter due to their sedimentary structure. Due to these reasons, we need attention in design, construction, and maintenance of a structure constructed in mudstone and shale.

기타 초등교육 : 예비 초등교사들의 퇴적암 개념에 관한 연구

김덕호 ( Deok Ho Kim ),홍승호 ( Seung Ho Hong ) 서울敎育大學校 初等敎育硏究所 2014 한국초등교육 Vol.25 No.2

퇴적암은 과거 퇴적 당시의 환경을 추론할 수 있는 여러 가지 증거를 포함하고 있다. 이러한 과학적인 증거들은 지구의 역사와 지질시대의 환경을 해석하는데 중요한 역할을 하기 때문에 초등학생 때부터 퇴적암에 대한 개념을 바르게 이해할 필요가 있다. 이와 더불어 미래에 초등학생들을 가르치게 될 예비 초등교사의 퇴적암에 대한 인식도 매우 중요하다고 할 수 있다. 이에 본 연구는 예비 초등교사의 퇴적암에 대한 개념 정도를 알아보기 위하여 검사 문항을 제작하고, 이를 J 대학교 교육대학 3학년 학생 121명을 대상으로 조사하였다. 연구 결과, 전체 문항에 대한 평균 오답률이 30.2%로 나타나 여전히 퇴적암에 대한 오개념을 갖고 있다고 볼 수 있다. 선택형 문항을 분석한 결과 총 12개의 문항 중 5개의 문항에서 평균 이상의 오답률을 나타내었으며, 성별 간에서는 2개 문항에서 유의미한 차이를 나타내었다. 또한, 개방형 문항인 ‘퇴적암의 생성원인’, ‘퇴적암의 구분 기준’ 그리고 ‘퇴적 형태’에 대해서 응답을 유형별로 정리하여 개념 정도를 파악하였다. 결론적으로 예비 초등교사들의 퇴적암에 대한 오개념을 과학 개념으로 교정하기 위해 교육대학에서는 체험 학습이나 다양한 학습 자료 등을 적용한 효율적인 교수-학습 전략을 마련할 필요가 있다. Sedimentary rock have a number of evidences that can deduce the environment when it is deposited. Using this scientific evidences, it plays an important role in interpret the Earth`s history and the environment of geologic eras. So, it needs to be correctly recognize the concept of sedimentary rock from the elementary school students. Along with this, the understanding on sedimentary rock of pre-service elementary school teachers is very important, too. The purpose of this study is to develop the conception evaluation items to know conception understanding on sedimentary rock of pre-service elementary school teachers. And, the evaluation was carried out with 121 pre-service elementary school teachers of J National University. As the results, average percentage of incorrect answers for the entire evaluation items was 30.2%, they still had misconceptions on sedimentary rock. The results of analyzing the multiple choice questions, the 5 items of the 12 conception questions were higher than average percentages of incorrect answer. The significant differences were 2 items of between the gender. Also, ‘The formation of sedimentary rock’, ‘The classification criteria of sedimentary rock’ and ‘The process of sedimentation’ in open-type questions for the descriptive answers, identify the type of response and understand the recognition of sedimentary rock. In conclusion, it would be beneficial to offer efficient teaching and learning strategies using the inquiry learning or the experiential learning and a variety of learning materials in the teacher`s college, would help to correct misconceptions into scientific conceptions of pre-service elementary school teachers.

국내 쇄설성 퇴적암의 화학적 풍화지수 고찰

김성욱 ( Sung-wook Kim ),최은경 ( Eun-kyoung Choi ),김종우 ( Jong-woo Kim ),김태형 ( Tae-hyung Kim ),이규환 ( Kyu-hwan Lee ) 대한지질공학회 2017 지질공학 Vol.27 No.1

암석내 화학종의 함량을 이용한 풍화지수는 암석의 풍화 정도와 2차 광물의 생성을 예측하는데 매우 효과적이다. 풍화의 과정은 암석의 종류에 따라 다르게 나타나는데 국내의 경우 화강암의 분포 면적이 넓은 이유로 풍화지수의 연구는 산성질 화성암에 편중되어 왔다. 이 연구는 쇄설성 퇴적암에 속하는 사암, 이암, 셰일의 전암분석(X-선 형광분석)을 이용하여 풍화지수들을 산정하고, 상관성 분석을 통해 지수들의 유의성을 검토하였다. 쇄설성 퇴적암 중 장석의 비중이 높게 나타나는 사암과 셰일의 경우 장석의 풍화를 나타내주는 Wp, CIA, CIW, PIA 풍화지수가 높은 유의성을 보였다. 화학적 변질지수(CIA)는 풍화경로와 변질점토의 생성을 예측할 수 있는 장점이 있으나 풍화 정도의 변별력을 높이기 위해 화학적 풍화지수를 동시에 고려하는 것이 효과적이다. 탄산염 계열의 광물이 포함된 경우 이에 대한 효과를 산정식을 통해 제거하지 못하였고 정확한 풍화지수 산정을 위해 X-선 회절분석 등을 통해 탄산염 물질의 함량이 높은 시료는 분석과정에서 배제해야 한다. Evaluation of the weathering index using the quantitative element composition of rocks is very effective in predicting the degree of weathering of rocks and the secondary weathering residuals. While the process of weathering varies according to the types of rocks, the study of weathering in Korea is concentrated on acidic igneous rocks. This study calculated the weathering indices using whole rock analysis (X-ray fluorescence analysis) of sandstone, mudstone, and shale belonging to clastic sedimentary rocks. The statistical significance of the indices was examined based on the correlation of the calculated weathering indices. Clastic sedimentary rocks showed higher significance of Wp, CIA, CIW and PIA weathering index indicating weathering of feldspar. Chemical Index of alteration (CIA) has the advantage of predicting weathering pathway and clay mineral production, but it is effective to consider chemical index of weathering index (CIW) simultaneously to improve accuracy. In order to reduce uncertainties due to carbonate rocks and to estimate the accurate weathering index, rock samples with high CaO content should be excluded from the evaluation of weathering index.

퇴적암반과 결정질암반에서의 심층처분장 부지조사를 위한 반사법탐사 사례 연구

권형석,한만호,공남영,문윤섭,오석훈 한국자원공학회 2023 한국자원공학회지 Vol.60 No.5

Crystalline and sedimentary rocks are the preferred host rocks in deep repositories for spent nuclear fuels. This study examined the Swiss case of sedimentary rocks and Swedish and Canadian cases of crystalline rocks. In Switzerland, a reflection survey was used to identify the candidate host rock for the disposal site as the Opalinus clay formation and to create images of the boundaries of the Mesozoic sedimentary layers, including the Opalinus clay formation. A 3D reflection survey was conducted to determine the distribution and small-scale faulting of the Opalinus clay formation. Sweden conducted reflection surveys at the Forsmark site to obtain geological information on the deformation lenses within the site and to characterize the geology of the three deformation zones near the site. Canada conducted a reflection survey at the Ignace site to obtain information on its geological structure, including the location and dipping angles of the reflectors distributed in the vicinity of the site.

RMR과 암석종류가 터널 천공속도에 미치는 영향

김해만,이인모,홍창호 사단법인 한국터널지하공간학회 2019 한국터널지하공간학회논문집 Vol.21 No.4

Drilling and charging of the blast holes during NATM tunneling works take more than 30% of construction time among the whole tunneling work process. Prediction of ground condition ahead of tunnel face has been studied by several researchers by correlating percussion pressure and drilling speed during tunneling work with the ground condition and/or RMR values. However, most of the previous researches were conducted in the granite rock condition which is the most representative igneous rock in the Korean peninsula. In this study, drilling speeds in igneous rocks were analyzed and compared with those in sedimentary rocks (most dominantly composed of conglomerates, sandstones, and shales) under the similar RMR ranges; it was identified that the drilling speed is pretty much affected by rock types even in a similar RMR range. Under the similar RMR values, the drilling speed was faster in sedimentary rocks compared with that in igneous rock. Moreover, while the drilling speed was not much affected by change of the RMR values in igneous rocks, it became faster in sedimentary rocks as the RMR values got lower. NATM 공법을 이용한 터널굴착 시 발파공 천공 및 장약 작업은 전체 터널 굴착 시간의30% 이상을 차지하는 중요한 과정이다. 최근에는 이 공정을 활용하여 천공작업 도중 얻어지는 타격압, 천공속도 등을 바탕으로 터널 굴착면 전방의 지반상태, RMR 등을 예측하는 연구들이 진행되어 왔다. 하지만 선행 연구들은 대부분 화강암으로 대표되는 화성암질 지반에 대해서만 수행되어왔다. 본 연구에서는 유사한 RMR의 범위를 가지는 화성암의 천공속도를 퇴적암(특히, 역암, 사암 및 셰일)의 천공속도와 비교/분석하였으며, 유사한 RMR 값을 가지는 암이라 하더라도 암질 종류에 따라서 천공속도가 크게 달라질 수 있음을 확인하였다. 퇴적암에서의 천공속도가 화성암에서의 속도보다 더 빨랐으며, 또한 화성암의 경우 천공속도와 RMR등급에 따른 천공속도의 차이는 거의 없는 것에 반하여, 퇴적암의 경우는 RMR등급이 낮아질수록 천공속도는 증가함을 알수 있었다.

시간에 따른 강도변화를 고려한 암반사면의 풍화민감특성 분석

박준영(Joon-Young Park),이정상(Jeong-Sang Lee),배성호(Seong Ho Bae),유영일(Yeong-Il Yu),오정배(Joung-Bae Oh),이두화(Du-Hwa Lee) 한국암반공학회 2006 터널과지하공간 Vol.16 No.2

암반(암석)은 생성시와는 다른 온도 압력조건, 대기와 지하수 및 강우 등의 영향으로 풍화작용을 겪게 된다. 풍화작용은 암석을 구성하는 조암광물의 화학적 성질을 변화시키며, 불연속면을 따른 물리, 화학적 제반 특성에 영향을 준다. 암석이 풍화작용을 겪게 되면 임석(암반)의 물성이 저하되는 현상이 나타나 이로 인한 사면의 파괴, 지하수의 유출, 암종간의 차별풍화로 인한 문제가 발생하기도 한다. 따라서, 대규모 사면 절개시에는 현재의 풍화특성을 분석하여 풍화상태기 앞으로 어떻게 진행될 것인지 예측하고 이 결과를 토대로 비탈면 보호 및 보강공법에 기준을 판단하는 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하기 위해 기존의 여러 건설사업의 설계단계에서 화학적 풍화속도와 암석의 다른 특성들을 종합하여 분석하는 화학적 풍화민감도 분석 기법이 적용되어 왔다. 그러나 기존의 화학적 풍화민감도 분석은 본래 암반이 아닌 토양의 풍화에 대해 개발된 기법이며 고려되어야 힐 변수들의 수가 많고 그 관계가 복잡하며, 공학적 시간단계별로 암반사면의 풍화민감특성을 적용하는데 한계가 있다. 또한, 기존의 방법은 주로 등방성이 강한 화강암질 암석에 특성분석 기법을 적용하여 퇴적암과 같이 이방성이 강한 암반에 적용하기 어려운 문제도 있다. 풍화지형을 연구하는 지형학자들의 연구(Oguchi et al., 1994; Sunamura, 1996; Norwick and Dexter, 2002)에서 시간에 따라 진행되는 풍화에 의한 암석의 강도저하는 음지수 함수의 형태를 나타내는 것을 제안되었다. 이 관계를 공학적으로 적용하면, 풍화 작용하는 여러 요인들의 결괴를 강도저하로 표현할 수 있으며, 강도라는 암석의 물성을 설명함으로써 공학적으로 의미가 있는 결과를 도출할 수 있다. 따라서, 이 연구에서는 전술한 관계에 의해 풍화진행 시간에 따른 암석의 강도특성 변화를 고려하여 퇴적암에 특화시킨 풍화민감특성 분석을 암반사면의 풍화민감특성을 설명하고 설계에 직접적으로 적용할 수 있는 방법으로 제안한다. Rocks undergo weathering processes influenced by changing in pressure-temperature condition, atmosphere, underground water, and rainfall. The weathering processes change physical and chemical characteristics of the rocks. Once the rocks are weathered, the characteristics of them are changed and, because of the changing, several disadvantages such as rock slope failures and underground water spouts are can occur. Before we cut a large rock slope, therefore, we must analyze current weathering conditions of rocks and predict weathering processes in the future. Through the results of such analyses, we can judge reinforcement works. In order to comply with such requests, chemical weathering sensitivity analysis which was analyzed from chemical weathering velocities and other characteristics of rocks has been applied in several prior construction works in Korea. But, It is defective to use directly in engineering fields because it was developed for soils(not rocks), it has too many factors must be considered and the relationships between the factors are not clear, and it is hard to explain the weathering processes in engineering time range. Besides above, because it has been used for isotropic rocks, this method is hard to apply to anisotropic rocks such as sedimentary rocks. According to studies from morphologists (e.g. Oguchi et aI., 1994; Sunamura, 1996; Norwick and Dexter, 2002), time dependent strength reduction influenced by weathering shows a negative exponential function form, Appling this relation, one can synthesize the factors which influence the weathering processes to the strength reduction, and get meaningful estimates in engineering viewpoint. We suggest this weathering sensitivity characterization method as a technique that can explain time dependent weathering sensitivity characteristics through strength changes and can directly applied the rock slope design.

신생대 제3기 미고결 퇴적층구간 터널계획 연구: 시공중 터널 재난 예방방안(2)

김상철,김도헌,이전진,정혁상,윤희정 한국철도학회 2020 한국철도학회논문집 Vol.23 No.6

In this paper, rock classification and supporting patterns of tunneling were proposed for weakly cemented Tertiary sedimentary rocks. A tunnel was planned in the Yeonghae area of North Gyeongsang Province, where the weak rock is dominantly spreading; the shear and deformation characteristics were analyzed using field and laboratory test results, and case studies on design of nearby tunnels and from the literature were extensively reviewed. The majority of bedrocks that tunnels would encounter were mudstone and mudstone-breccia, whose compressive strengths were measured at between 3.1 and 14.8 MPa; they slaked within 18 hours using jar slake test. Conventional rock classifications such as RMR and Qsystem are inappropriate to apply to these types of rocks, which are highly susceptible to water, because the conventional classifications were developed mainly based on conditions of discontinuities. The existing rock has few discontinuities but contains high risks during construction. Therefore, an alternative rock classification system considering the seismic velocity (V p ), uniaxial compressive strength, and strength ratio is required for weakly cemented Tertiary sedimentary rocks.

퇴적암지대의 층리 경사에 따른 비탈면 안정성 검토

유성기 ( Seonggi Yu ),정찬묵 ( Chanmook Chung ),이동원 ( Dongwon Lee ) 대한지질공학회 2024 지질공학 Vol.34 No.2

본 연구는 철도 신설노선 구간 중 퇴적암지대 통과구간의 절토 비탈면 안정성 평가를 위해 퇴적암 층리와 충전물질(샌드심)의 경사에 따른 절토 비탈면의 표준경사 안정성 검토를 실시하였다. 안정성 검토는 비탈면 설계 기준에 의해 건기시, 우기시, 지진시로 실시하였다. 그 결과 퇴적암 지층의 경사가 10도 이하일 경우 절토 비탈면 경사에 따른 안전율에 미치는 영향이 미미한 것으로 검토되었다. 또한 10도 초과 20도 미만의 경사에서는 1:1.0 이상, 20도 이상에서는 1:1.2 이상으로 경사완화를 실시하여야 하는 것으로 분석되었다. 본 연구는 추후 철도 및 도로건설이 퇴적암지역에서 이루어질 경우 비탈면 안정성 평가를 위한 중요한 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다. A standard slope stability analysis was undertaken for new railway sections, based on the slope of sedimentary rock layers and filling material (sand), to evaluate the stability of the cut-off slope in the section passing through a zone of sedimentary rock. The stability analysis was undertaken during the dry and rainy seasons, accounting for earthquake occurrence, based on slope design criteria. It was found that if the slope of the sedimentary rock formation was < 10°, the effect on the safety rate of the cut-off slope was insignificant. Furthermore, a slope relief of 1:1.0 or more should be applied with slopes of 10~20°, and 1:1.2 or more with >20°. This study provides an important reference for evaluation of slope stability when railway and road construction is undertaken in areas of sedimentary rock.